info kimia

info kimia

APAKAH SINYAL PONSEL MEMBAHAYAKAN KESEHATAN ?

Alhamdulillah, setelah hampir setahun tidak menulis di blog, saya akhirnya berkesempatan untuk mengisinya kembali. kali ini tulisan yang akan dibahas tentang bahaya sinyal ponsel bagi kesehatan

Sinyal dari ponsel merupakan sebentuk gelombang mikro yang memiliki panjang gelombang sekitar 1 mm. Riset tentang gelombang mikro dimulai pada era perang dunia II ketika kebutuhan akan alat yang dapat mendeteksi pesawat tempur musuh pada jarak yang jauh di malam hari, merupakan suatu hal yang sangat penting untuk pertahanan tentara sekutu.

Kemampuan gelombang mikro untuk memasak makanan pertama kali disadari melalui jalan yang mengerikan pada tahun 1945. Pada waktu itu, para tentara yang sedang mengoperasikan peralatan radar, bereksperimen dengan peralatan berdaya tinggi untuk memungkinkan komunikasi pada jarak yang lebih jauh. Mereka memperhatikan bagaimana eksperimen tersebut terjadi bersamaan dengan jatuhnya burung mati ke tanah. Observasi mendetail pada bangkai burung tersebut, menunjukkan bahwa burung tersebut terpanggang, atau setidaknya setengah matang. Energi gelombang mikro memasak daging meskipun secara tidak disengaja.

Kemungkinan gelombang mikro memiliki potensi bahaya bagi kesehatan telah diteliti secara luas, dan banyak perhatian diberikan untuk mengoptimalkan peralatan yang mengandung gelombang mikro yang tidak berbahaya bagi manusia, salah satunya adalah oven microwave. Jadi, sekarang kita tahu bahwa oven microwave tidak berbahaya bagi manusia.

Telepon teknologi terbaru yang kita kenal dengan telepon seluler (HP), mentransmisikan pesan lisan dan tulisannya melalui gelombang mikro, sehingga menimbulkan rumor yang luas bahwa telepon seluler dapat menyebabkan telinga penggunanya “terpanggang” seperti kue yang masuk ke dalam oven microwave. Terlalu sedikit riset yang telah dilakukan untuk mengklarifikasi hal tersebut, sehingga situasinya masih belum ada penyelesaian.

Memang, konsumsi energi dari telepon seluler sangatlah kecil dibandingkan dengan pada oven microwave (1 Watt untuk telepon seluler berbanding 200 – 1000 Watt untuk oven microwave). Namun banyak tanda-tanda yang membuat gelisah, yaitu bahwa pemakaian telepon seluler bersifat addiktif (menimbulkan kecanduan). Beberapa peneliti menduga bahwa penyebab terjadinya kecanduan adalah karena perubahan kecil pada bagian otak sebelah dalam akibat terpanggangnya kelenjar kecil yang tertanam disana. Sebagian lagi memilih penjelasan yang lebih bersifat psikologis dan sosiologis.

Sementara sebagian peneliti menyatakan bahwa telepon seluler cukup aman, sebagian yang lain menyatakan bahwa hal tersebut cukup berbahaya. Sebagai kesimpulan, tidak seperti halnya dengan oven microwave yang telah disepakati keamanannya (jika digunakan dengan tepat), banyak laporan medis sekarang menyarankan agar kita mencoba untuk tidak berkomunikasi melalui telepon seluler terlalu sering.

Sumber : Physical Chemistry, Understanding Our Chemical World

Hideki Shirakawa dan Polimer konduktif

Hideki Shirakawa, salah seorang penemu di bidang polimer konduktif (atau yang lebih dikenal sebagai ”logam sintesis“), adalah seorang kimiawan yang pada tahun 1977, bertanggung jawab terhadap perkembangan teknologi dalam hal doping poliasetilen (CH)_x secara kimiawi dan secara elektrokimia. Hideki Shirakawa mendapatkan hadiah Nobel kimia pada tahun 2000 bersama Alan J. Heeger dan Alan G. McDiarmid. Akademi sains kerajaan Swedia menghadiahkan nobel pada ketiganya untuk penemuan dan pengembangan polimer konduktif.

Hideki Shirakawa dilahirkan di Tokyo pada tanggal 20 Agustus 1936. Setelah lulus dari Tokyo Institute of Technology dalam bidang teknik kimia pada tahun 1961, dia kemudian melanjutkan kuliah pasca sarjana di universitas yang sama dan menerima gelar doktor dalam bidang teknik pada tahun 1966. Selanjutnya dia bekerja sebagai asisten pada Laboratorium Sumber daya Kimia pada universitas yang sama sampai tahun 1976, dimana dia kemudian menjadi seorang peneliti di Unversity of Pennsylvania Amerika Serikat.

Tiga tahun kemudian, dia kembali ke Jepang dan bergabung menjadi staf di University of Tsukuba sebagai asosiate professor (suatu tingkat di atas asisten profesor, namun di bawah profesor penuh). Pada tahun 1982 dia kemudian menjadi profesor penuh, dan pada bulan April 2000 dia ditunjuk sebagai profesor emeritus. Tahun 1983 dia menerima penghargaan dari Perkumpulan polimer Jepang untuk risetnya dalam poliasetilena.

Hideki Shirakawa, seorang profesor emeritus pada Universitas Tsukuba, telah ditetapkan sebagai penerima hadiah nobel tahun 2000. Hadiah tersebut diberikan kepadanya bersama dengan dua ilmuwan AS, yaitu Alan Heeger (64 tahun) dari University of California di Santa Barbara, dan Alan McDiarmid (73 tahun) dari University of Pennsylvania untuk kerja keras mereka menemukan dan mengembangkan polimer konduktif, atau plastik yang dapat menghantarkan arus listrik. Shirakawa adalah orang Jepang kesembilan yang menerima hadiah nobel (secara umum), dan yang kedua setelah Ken'ichi Fukui yang memenangkan nobel kimia pada tahun 1981.

Bagaimana plastik bisa menghantarkan listrik ?

Plastik adalah salah satu bentuk polimer, suatu rangkaian molekul yang berbentuk rantai panjang, dengan unit yang berulang-ulang seperti manik-manik pada kalung. Supaya menjadi konduktor listrik, suatu polimer harus meniru logam, yaitu elektronnya harus dapat bergerak bebas dan tidak terikat pada atom. Maka, pertama-tama polimer harus memiliki ikatan rangkap dan tunggal yang bergantian (mengalami konjugasi). Akan tetapi, hal ini tidak cukup. Untuk menjadi penghantar listrik, plastik harus “dikacaukan” baik dengan cara menghilangkan elektron (oksidasi), maupun memasukkan elektron ke dalamnya (reduksi). Proses ini dinamakan dengan doping.

Apa yang ditemukan oleh Heeger, McDiarmid, dan Shirakawa adalah bahwa lapisan tipis film poliasetilen dapat dioksidasi dengan uap iodin, sehingga meningkatkan daya hantar listriknya menjadi milyaran kali. Penemuan sensasional ini adalah hasil dari kerja keras yang menakjubkan, awal dari lahirnya teknologi modern yang memiliki aplikasi sangat luas.

Akan tetapi, sebenarnya penemuan ini didapat karena ketidaksengajaan. Penemuan tersebut diperoleh dari proses yang tidak diinginkan. Suatu penemuan yang bagi sebagian orang, mungkin akan dibuang dan dianggap suatu kegagalan.

Bagaimana konduktivitas polimer terkuak ?

Yang menjadi inti dari cerita ini adalah senyawa hidrokarbon poliasetilen, suatu molekul berbentuk datar dengan sudut 120 derajat diantara ikatannya sehingga memiliki dua bentuk yang berbeda, yaitu isomer cis-poliasetilen dan trans-poliasetilen.

Gb. 1 Proses pembentukan poliasetilen

Cerita tentang polimer konduktif dimulai pada tahun 1960-an. Pada waktu itu, Shirakawa sedang melakukan riset PhD-nya di bawah bimbingan Sakuji Ikeda di Tokyo Institute of Technology, untuk memebuat polimer dari asetilen menggunakan katalis Ziegler-Natta, suatu katalis yang biasa digunakan untuk membuat polimer. Shirakawa ingin menjelaskan proses polimerisasi molekul yang berikatan rangkap tiga tersebut.

Suatu hari, karena terjadi miskomunikasi, seorang pelajar magang yang berasal dari korea menambahkan katalis dalam jumlah yang melebihi aturan, sekitar 1000 kali dari yang seharusnya. Akibatnya, suatu material yang mengkilap dan mirip film, terbentuk di permukaan larutan katalis. Shirakawa terkesima dengan penemuan ini. Hasil ini jauh lebih menarik daripada serbuk coklat poliasetilen yang seharusnya terbentuk. Efek dari konsentrasi katalis yang tinggi rupanya menghasilkan lebih banyak rantai polimer.

Shirakawa akhirnya merancang prosedur untuk mensintesis sejumlah besar film poliasetilen dan untuk mengontrol komposisi dari dua bentuk isomer dari poliasetilen (isomer cis dan isomer trans). Film keperakan yang dihasilkan adalah trans-poliasetilen, dan reaksi yang serupa pada suhu yang lain menghasilkan film yang berwarna merah muda seperti tembaga. Film yang kedua ini hampir keseluruhannya terdiri dari cis-poliasetilen. 

 Gb. 2 cis-poliasetilen berwarna merah muda seperti tembaga, sedangkan trans-poliasetilen berwarna keperakan

Cara ini (membuat variasi dalam hal suhu dan konsentrasi katalis), menjadi sangat menentukan pada pengembangan selanjutnya. Penampakan metalik dari hasil reaksi menjadikan kimiawan berfikir kemungkinan sifat logam yang dimilikinya. Dalam bentuk yang aslinya, senyawa poliasetilen bukanlah konduktor yang baik.

Di bagian dunia yang lain, seorang kimiawan, McDiarmid dan seorang Fisikawan, Heeger, sedang bereksperimen dengan film yang mirip logam dari polimer anorganik sulfur nitrida (SN)_x. McDiarmid menunjukkan hal ini pada suatu seminar di Tokyo. Pada saat istirahat, McDiarmid dan Shirakawa bertemu secara tidak sengaja, dan inilah awal mula dari penemuan besar yang akan terjadi selanjutnya.

Ketika McDiarmid mendengar tentang penemuan Shirakawa dalam polimer organik yang juga berkilau seperti perak, dia mengundang Shirakawa ke University of Pennsylvania di Philadelphia. Mereka mencoba memodifikasi poliasetilen melalui oksidasi menggunakan uap iodin. Shirakawa mengetahui bahwa sifat optik berubah karena proses oksidasi dan McDiarmid menyarankan bahwa mereka meminta Heeger untuk menelaah film yang mereka hasilkan. Salah satu mahasiswa Heeger kemudian mengukur konduktivitas dari film trans-poliasetilen yang sudah didoping menggunakan iodin, dan hasilnya – eureka ! Konduktivitasnya meningkat sampai puluhan juta kali !

Pada musim panas tahun 1977, Heeger, McDiarmid, Shirakawa, dan kawan-kawan, mempublikasikan penemuan mereka dalam artikel “Synthesis of electrically conducting organic polymers : Halogen derivatives of polyacetylene (CH)_n” dalam Jurnal of Chemical Society. Penemuan ini merupakan kemajuan yang sangat besar, karena kemudian bidang ini (polimer konduktif) melesat maju dengan cepatnya, mendorong kemajuan pada banyak bidang lain baik yang baru maupun yang sudah ada.

Doping – untuk penampilan molekul yang lebih baik

Apa yang sebenarnya terjadi pada film poliasetilen ? Ketika kita membandingkan beberapa senyawa yang sudah umum dikaitkan dengan konduktivitasnya, kita melihat bahwa konduktivitas dari polimer sangat bervariasi. Poliasetilen yang telah didoping dapat disandingkan dengan konduktor seperti tembaga ataupun perak dalam hal konduktivitasnya, sementara dalam bentuk aslinya, polimer ini bersifat semikonduktor. Kawat logam dapat menghantarkan arus listrik karena elektron pada logam tersebut dapat bergerak dengan bebas. Lalu, bagaimana konduktivitas dari polimer yang didoping dapat dijelaskan sifatnya?

Ketika menggambarkan molekul polimer, kita membedakan antara ikatan sigma (σ) dan ikatan pi (π). Ikatan-ikatan ini bersifat kaku dan tidak dapat bergerak bebas. Mereka membentuk ikatan kovalen diantara atom-atom karbon. Elektron-elektron yang terletak pada ikatan rangkap terkonjugasi (ikatan rangkap yang berselang-seling dengan ikatan tunggal) juga relatif terlokalisasi (beredar di tempat tertentu), meskipun sedikit lebih bebas daripada elektron yang membentuk ikatan sigma dan pi.

Gb. 3 Perbandingan ikatan tunggal (kiri), rangkap (tengah), dan ikatan rangkap terkonjugasi (kanan)

Sebelum arus dapat mengalir melalui molekul polimer, satu atau lebih elektron harus dihilangkan dari dalamnya, atau sebaliknya, ditambahkan ke dalamnya. Jika medan listrik kemudian diberikan, maka elektron-elektron penyusun ikatan dapat bergerak secara cepat sepanjang rantai molekul. Konduktivitas dari material plastik yang mengandung banyak rantai polimer, akan terbatas karena elektron-elektron harus “melompat” dari satu molekul ke molekul berikutnya. Jadi, rantai tersebut harus membentuk rantai yang teratur.

Sebagaimana diuraikan sebelumnya, ada dua jenis doping, oksidasi dan reduksi. Dalam kasus poliasetilen, reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut :

Oksidasi menggunakan halogen (p-doping): [CH]_n + x I₂ –> [CH]_n^x+ + x I₃^-

Reduksi menggunakan logam alkali (n-doping): [CH]_n + x Na –> [CH]_n^x- + x Na⁺

Polimer yang telah didoping disebut dengan garam. Akan tetapi, bukan ion iodida atau ion natrium yang bergerak untuk menghasilkan arus listrik, namun elektron yang berasal dari ikatan rangkap terkonjugasi-lah yang melakukannya. Lebih lanjut lagi, jika medan listrik yang cukup kuat diberikan, maka ion iodida dan ion natrium dapat bergerak baik menuju ataupun menjauhi polimer. Ini artinya bahwa arah dari reaksi doping dapat dikontrol dan polimer konduktif dapat dengan mudah dihidupkan atau dimatikan.

Polaron – rantai karbon terdoping

Dalam reaksi pertama (yaitu oksidasi), molekul iodin menarik elektron dari rantai poliasetilen dan berubah menjadi ion I₃^-. Molekul poliasetilen (yang sekarang menjadi bermuatan positif), kemudian diistilahkan sebagai kation radikal atau polaron. Elektron tak berpasangan yang berasal dari ikatan rangkap (yang salah satu elektronnya diambil), dapat bergerak dengan bebas. Konsekwensinya, ikatan rangkap pun dapat “bergerak” (secara estafet) sepanjang molekul.

Muatan positif di lain fihak, dikuatkan oleh gaya tarik elektrostatik terhadap ion iodida, yang tidak begitu mudah bergerak. Jika rantai poliasetilen teroksidasi sangat kuat, polaron mengalami kondensasi menjadi soliton. Soliton inilah yang bertanggung jawab, dengan cara yang sangat kompleks, terhadap transport muatan sepanjang rantai polimer, sebagaimana halnya dari rantai ke rantai dalam skala makroskopis.

Penemuan hideki shirakawa dan kawan-kawan menjadi awal dari era baru dalam hal teknologi komputer. Penemuannya telah banyak tersedia di sekeliling kita, di antaranya adalah baterai telepon genggam dan touch-screen (layar sentuh).

 Gb. 4. Layar Touch Screen banyak digunakan dalam peralatan tablet (atas). Cara kerja layar touch screen (bawah)

Sumber : http://nitum.wordpress.com/2012/09/29/biography-of-hideki-shirakawa/

Dari manakah gas metan dihasilkan ?

Gas metana (CH₄) adalah senyawa hidrokarbon paling sederhana yang berwujud gas pada suhu kamar. Gas ini telah diidentifikasi oleh para ilmuwan sebagai salah satu gas rumah kaca yang dapat menimbulkan pemanasan global.

Para ilmuwan telah mengetahui bahwa kadar metana meningkat sejak tahun 1850-an, sebagai dampak dari Revolusi industri yang berlangsung pada masa itu.

Walaupun begitu, pada hari ini pun sangatlah sulit untuk menentukan sebagian besar peningkatan emisi gas metan tersebut berasal dari lahan basah (rawa-rawa dan persawahan), ataukah lapangan pengeboran minyak.

Karena metan adalah gas rumah kaca yang sangat kuat, maka jika para ilmuwan mengetahui sumber peningkatan gas tersebut, maka para pembuat kebijakan dapat membuat target pengurangan emisi gas metan.

“Metana sangatlah penting. Gas ini adalah gas yang memungkinkan kita untuk melakukan tindakan”, ujar Philip Bousquet, seorang peneliti di the Climate and Environmental Sciences Laboratory di Perancis.

Tulisan Bousquet adalah suatu upaya untuk mempersiapkan secara komperhensif apa yang diketahui tentang sumber gas metana dan reservoir yang dapat menyerap gas metana, dan untuk menggarisbawahi cara untuk meningkatkan pengetahuan kita dari mana gas metana berasal.

Secara kasar, gas metana dapat dibagi ke dalam 3 kategori berdasarkan asalnya. Para ilmuwan dapat membedakan ketiga sumber yang berbeda tersebut berdasarkan sifat kimianya.

Rawa-rawa masih menjadi misteri

Sumber pertama adalah mikroba yang mengeluarkan gas metana. Metana jenis ini muncul dari lingkungan yang minim oksigen seperti rawa-rawa, sawah, dan tempat pembuangan sampah (TPA). Suatu hal yang cukup unik juga bahwa metana dihasilkan oleh rayap dan perut sapi. Bahkan, metana yang dihasilkan oleh sapi sama besarnya dengan metana yang dihasilkan oleh bahan bakar fosil.

Sumber kedua adalah bahan bakar fosil. Metana jenis ini dihasilkan ketika batu bara, minyak, dan gas alam dikeruk dari perut bumi, dan juga dihasilkan selama pengangkutan dan pembakaran.

Sumber ketiga adalah dari pembakaran biomassa (kayu bakar, jerami, dll). Sumber ini sebagian besarnya merupakan akibat perbuatan manusia.

Pada tahun 1850-an, kadar metana secara global adalah sekitar 830 ppb di atmosfer. Pada tahun 2010, jumlah ini naik menjadi 1770 ppb. Meskipun demikian, peningkatan ini tidak selalu tetap.

Konsentrasi metana secara signifikan naik pada tahun 1980-an, namun dari tahun 1999 sampai 2006, hampir tidak terjadi perubahan. Sejak tahun 2006, kadarnya naik lagi. Namun, penyebab sebenarnya masih membutuhkan penelitian.

Penulis laporan berspekulasi bahwa, sejak tahun 2006, emisi dari lahan basah mengalami peningkatan karena tingginya suhu di daerah lintang tinggi dan banyaknya hujan di lahan basah daerah tropis selama La Nina (lawan dari El Nino). Para ilmuwan juga menduga bahwa emisi bahan bakar dari meningkatnya eksplorasi batu bara di Asia dan ledakan minyak dan gas di Amerika Serikat.

“Beberapa kombinasi dari lahan basah dan bahan bakar fosil adalah penyebab peningkatan ini di beberapa tahun terakhir, namun jumlah pastinya kita belum bisa mengatakannya sekarang” ujar Isobel Simpson, seorang ahli kimia atmosfer di Unversity of California dan juga merangkap sebagai salah seorang penulis laporan tersebut.

Para penulis menekankan beberapa bagian untuk perbaikan. Bousquet menggarisbawahi lahan basah tropis, merupakan sumber metana alam yang signifikan, sebagaimana riset dibutuhkan.

“Lahan basah merupakan sumber yang terbesar, dan juga merupakan salah satu yang tidak jelas. Kita benar-benar butuh melakukan kerja keras untuk mengurangi penyebaran lahan basah” ujarnya juga

Para penulis juga menggarisbawahi kebutuhan untuk mengukur gas metan di daerah tropis, yang banyak mengandung lahan basah dan mengalami kekurangan stasiun pengontrol. Kebutuhan lain melibatkan perbaikan persediaan sumber metana, seperti bagaimana gas ini diemisikan dari siklus produksi gas alam, suatu bidang yang menjadi riset secara aktif pada waktu ini, Simpson menekankan.

Sumber : http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=global-methane-releases-could-be-wetlands-or-wellheads 

Gas Karbondioksida dapat menjadi sumber energi baru (2)

Masih berkaitan dengan karbondioksida. Selain digunakan untuk menghasilkan energi listrik, ternyata para ahli juga menemukan bahwa karbondioksida dapat dijadikan sebagai sumber potensial untuk menghasilkan bahan bakar minyak.

Karbondioksida adalah hasil samping dari pembakaran glukosa dalam tubuh semua makhluk hidup. Tanaman akan mengubah gas karbondioksida menjadi glukosa kembali yang kemudian dapat dikonsumsi lagi oleh makhluk hidup. Siklus ini terus berulang yang menjadikan jumlah karbondioksida di atmosfer senantiasa konstan.

Akan tetapi, pembakaran bahan bakar minyak oleh kendaraan, kompor, dan pembangkit tenaga listrik, menjadikan jumlah karbondioksida yang ada di atmosfer mengalami kenaikan yang drastis. Hal ini jika dibiarkan, akan menyebabkan terjadinya pemanasan global, karena gas karbondioksida merupakan salah satu gas rumah kaca.

Para ahli sudah memperingatkan akan bahaya ini, sehingga memaksa perusahaan-perusahaan yang berpotensi melepaskan gas karbondioksida dalam jumlah besar ke atmosfer (seperti reaktor pembangkit tenaga listrik), untuk menangkap gas karbondioksida yang dilepaskan supaya tidak mencemari udara.

Tahap pertama ini tidaklah sulit untuk dilakukan. Akan tetapi yang sulit adalah proses penanganan selanjutnya. Menginjeksikan gas karbondioksida ke dalam bumi sangatlah mahal, sedangkan mengubahnya menjadi bahan bakar, membutuhkan energi yang sangat besar dan terkadang menggunakan bahan kimia yang beracun.

Akan tetapi, Joel Rosenthal dari University of Delaware's Departement of Chemistry and Biochemistry, telah menemukan katalis yang murah yang dapat mengubah gas CO₂ menjadi gas CO. Perlu diketahui, selama ini gas CO merupakan bahan kimia yang cukup luas penggunaannya. Diantara penggunaannya adalah sebagai bahan baku untuk membuat gas Hidrogen, metanol, bahan bakar sintesis, dan lain-lain.

Perlu diketahui pula, katalis untuk mengubah gas CO₂ menjadi gas CO juga sudah ada, yaitu emas dan perak. Akan tetapi, sebagaimana kita ketahui, emas dan perak sangatlah mahal karena merupakan bahan baku perhiasan. Rosenthal telah berhasil menemukan suatu logam yang dapat digunakan sebagai katalis yang lebih murah daripada emas dan perak. Logam tersebut adalah Bismuth, suatu logam keperakan yang sedikit berwarna merah muda mengkilap.

Rosenthal dan timnya telah merintis pengembangan alternatif katalis yang lebih murah daripada emas dan perak. Salah satu senyawanya merupakan komponen kunci dalam pepto-bismol, suatu obat mujarab yang dapat digunakan untuk mengatasi sakit perut.

Lebih lanjut lagi, Rosethal mengatakan katalis yang sudah dipatenkannya tersebut menawarkan kelebihan yang sangat penting, yaitu selektifitas dan efisiensi dalam mengkonversi karbondioksida menjadi bahan bakar.

Rosenthal menjelaskan : “Sebagian besar katalis tidak bersifat selektif mengubah karbondioksida menjadi hanya satu senyawa saja (karbonmonoksida). Tujuan kami ada dua, yaitu membuat katalis yang sangat selektif dalam menghasilkan karbonmonoksida, dan menjalankan reaksi menggunakan energi matahari”.

Karbonmonoksida digunakan di industri dalam reaksi pergeseran gas-air untuk membuat gas hidrogen. Gas ini juga merupakan bahan baku utama untuk proses Fischer-Tropsh, suatu proses yang secara luas telah digunakan untuk membuat dua bahan bakar minyak sintesis : bensin dan solar.

Rosenthal mengatakan bahwa jika di masa mendatang emisi karbondioksida dikenakan pajak yang tinggi karena perhatian pada pemanasan global, maka katalis buatannya yang menggunakan energi matahari untuk membuat bahan bakar minyak sintesis, akan berkompetisi secara ekonomis dengan bahan bakar fosil.

Rosenthal selanjutnya berkata : “Katalis ini merupakan sesuatu yang sangat vital dan penting, menggunakan energi matahari untuk mendorong produksi bahan bakar cair seperti bensin dari CO₂ adalah salah satu “cawan suci” (sesuatu yang paling dicari-cari) dalam riset energi terbarukan. Untuk melakukan hal ini pada skala praktek, katalis yang murah yang dapat mengubah karbondioksida menjadi senyawa yang kaya akan energi sangatlah dibutuhkan. Penemuan kami sangatlah penting dalam konteks ini, dan memperlihatkan bahwa pengembangan katalis dan material yang baru dapat menyelesaikan masalah ini. Para kimiawan memiliki peran yang besar untuk bermain di bidang ini”.

“Untuk mendukung kemajuan ini, ada sedikitnya satu lusin perangkat yang kita butuhkan untuk menindaklanjutinya. Satu studi yang sukses biasanya membawa pada pertanyaan dan kemungkinan yang lain, bukan jawaban final” ujarnya menambahkan.

Perlu diketahui, para ahli saat ini sedang giat-giatnya mencari cara untuk mengatasi melimpahnya polusi gas karbondioksida di atmosfer. Selain untuk membuat bahan bakar minyak sintesis seperti yang dilakukan Rosenthal, ada juga riset lain yang dilakukan oleh sebagian ahli untuk mengatasi masalah gas karbondioksida ini.

Skyonic, suatu perusahaan yang telah berhasil mengubah gas CO₂ menjadi soda kue, telah mampu mengumpulkan modal sebesar $128 juta. Ada lagi ilmuwan lain dari University of Texas yang saat ini sedang mencoba mengubah gas CO₂ menjadi metanol cair menggunakan kawat ukuran nano yang terbuat dari tembaga (II) oksida dan sinar matahari. Ilmuwan lain dari University of Georgia telah mampu membuat mikroorgainsme “pemakan” gas CO₂ yang kemudian gas CO₂ yang tertangkap ini bisa dimanipulasi untuk membuat bahan kimia yang menjadi bahan baku plastik dan BBM.

Sumber :

http://spectrum.ieee.org/energywise/green-tech/clean-coal/a-cheaper-way-to-turn-co2-into-synthetic-fuel

http://www.enn.com/energy/article/46129/print

Gas Karbondioksida dapat menjadi sumber energi baru (1)

Tahukah anda, gas karbondioksida yang selama ini dianggap sebagai polutan, ternyata bisa juga menjadi sumber energi. Di Reaktor The Belchatow, salah satu pembangkit listrik tenaga batu bara di Polandia, Sebuah tim peneliti dari Belanda, telah menemukan suatu cara untuk “memanen” energi dari emisi yang dikeluarkan dari reaktor tersebut.

Stasiun Pembangkit listrik di seluruh dunia, melepaskan 12 milyar ton karbondioksida setiap tahun akibat dari pembakaran batu bara, minyak, atau gas alam. Sementara itu, kompor dan pemanas ruangan menyumbangkan 11 milyar ton karbondioksida. Suatu jumlah yang sangat besar yang jika dapat dimanfaatkan, akan memberikan sumbangsih yang tidak sedikit. Kini, sebuah tim dari peneliti belanda, telah berhasil memanfaatkannya.

Dalam eksperimen yang mereka lakukan, mereka beranggapan bahwa gas karbondioksida yang dialirkan melalui air atau cairan lainnya, akan menghasilkan aliran elektron yang selanjutnya dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit tenaga listrik.

Proses ini cukup untuk menciptakan energi listrik ekstra sebesar 1750 terrawatt jam (atau sekitar 1,75 triliun Kwh per tahun (sekitar 400 kali jumlah listrik yang dihasilkan Bendungan Hoover di Nevada. Hal ini terjadi tanpa disertai penambahan jumlah karbondioksida ke atmosfer. Gas buang dari satu siklus produksi listrik, dapat digunakan secara langsung untuk menghasilkan aliran listrik yang lain menuju grid (jaringan yang saling bersambungan mengalirkan listrik).

Mereka membuat klaimnya dalam jurnal Environmental Science and Technology Letters, yang dipublikasikan oleh the American Chemical Society. Klaim tersebut bersandarkan pada teknik yang sudah berumur 200 tahun yang dimulai oleh Sir Humphry Davy dan Michael Faraday, yaitu teknik elektrolisis.

Di balik alasan tersebut adalah logika yang sederhana, yaitu bahwa setiap peristiwa kimia akan melibatkan pertukaran energi. Dalam larutan, pergerakan energi ini melibatkan pergerakan elektron dan ion-ion yang bermigrasi di antara anoda dan katoda. Dalam proses pencampuran dua larutan yang berbeda, campuran akhir akan memiliki nilai energi yang lebih rendah daripada energi masing-masing jika dijumlahkan. Akan tetapi, karena energi tidak dapat diciptakan maupun dihancurkan (oleh manusia), maka harus ada sebagian energi yang dapat digunakan.

Bert Hamelers dari Wetsus, suatu kolaborasi dari beberapa perusahaan dan lembaga riset yang berbasis di Belanda, dan kolega-koleganya dari Wageningen University, melaporkan bahwa mereka menggunakan elektroda berpori dan karbondioksida yang disemprotkan ke dalam air. Mereka memperoleh aliran listrik ketika gas karbondioksida bereaksi dengan air menghasilkan asam karbonat, yang kemudian terurai menjadi dua elektrolit yaitu ion hidrogen dan ion bikarbonat.

Ketika pH larutan meningkat, ion bikarbonat ( HCO₃^-) kemudian dapat berubah menjadi ion karbonat ( CO₃^2-). Semakin besar tekanan gas CO₂, maka banyak pula jumlah ion yang ada dalam larutan.

Dalam eksperimennya, mereka menemukan bahwa ketika mereka menyemprotkan larutan elektrolit tersebut mengunakan udara, diantara dua elektroda berpori, aliran listrik mulai terbentuk. Karena udara yang keluar dari cerobong asap dari stasiun pembangkit listrik mengandung lebih dari 20 persen gas karbondioksida, maka memproduksi listrik dengan cara ini sangatlah menjanjikan.

Mereka menemukan bahwa mereka dapat memperoleh energi yang lebih besar jika cairan yang digunakan bukan air, namun senyawa monoetanolamin. Dalam beberapa percobaan, cara ini dapat menghasilkan rapat energi sebesar 4,5 mW per m².

Ironisnya adalah bahwa energi listrik ini sebenarnya sudah tersedia melimpah di lubang cerobong asap dari pembangkit tenaga listrik di seluruh dunia.

Tidak ada orang yang memiliki cara untuk memanen energi ini secara langsung, namun suatu percobaan sederhana yang sudah kuno di laboratorium, telah menunjukkan bahwa sejumlah besar potensi energi telah terbuang percuma setiap hari, dengan cara yang tidak terduga.

Butuh investasi yang luar biasa besar – dan sejumlah besar kecerdikan rekayasa – untuk mengubah gas rumah kaca menjadi energi listrik, akan tetapi riset tersebut merupakan pengingat bahwa semua ilmuwan di mana saja mereka berada, sedang dan akan terus senantiasa mencari cara yang cerdas untuk memenuhi energi bagi planet ini.

Sumber : http://www.scientificamerican.com/

BANK SOAL KIMIA SEMESTER I

1. Percobaan mana yang mengarahkan pada keyakinan bahwa atom mengandung inti yang sangat kecil yang bermuatan positif?

(A) Percobaan tetesan minyak Millikan
(B) Percobaan hamburan Rutherford
(C) Percobaan Thompson dengan tabung sinar katoda
(D) Percobaan Moseley dengan emisi sinar X oleh logam

2. Jika suatu atom netral memiliki nomor atom 29 dan nomor massa 61, maka atom tersebut mengandung

(A) 90 netron
(B) 61 elektron
(C) 29 netron
(D) 29 elektron

3. ⁴⁰Ca, ³⁹K, dan ⁴¹Sc memiliki kesamaan

(A) jumlah elektron.
(B) nomor atom.
(C) nomor massa.
(D) jumlah netron.

4. Atom X memiliki 9 proton, 9 elektron, dan 10 netron. Atom Y memiliki 10 proton, 10 elektron, dan 9 netron. Dapat disimpulkan bahwa

(A) atom X dan Y adalah isotop.
(B) atom X lebih berat daripada atom Y.
(C) atom X dan Y memiliki nomor massa yang sama.
(D) atom X dan Y memiliki nomor atom yang sama.

5. Pernyataan berikut yang berkaitan dengan sifat unsur dalam tabel periodik yang tepat adalah ?

(A) Ukuran atom semakin kecil dari atas ke bawah (dalam satu golongan).
(B) Ukuran atom semakin besar dari Fr di golongan I ke F di golongan VII.
(C) Ukuran atom semakin kecil dari kiri ke kanan (dalam satu periode).
(D) Semua atom dalam golongan yang sama memiliki ukuran yang sama.

6. Deretan unsur-unsur berikut yang diurut berdasarkan kenaikan elektronegativitas adalah?

(A) O, S, Se, Te
(B) Cl, S, P, Si
(C) In, Sn, N, O
(D) C, Si, P, Se

7. Energi ionisasi pertama untuk satu mol atom magnesium adalah energi yang dibutuhkan untuk melakukan proses

(A) Mg(s) → Mg(g)
(B) Mg(g) → Mg⁺(g) + 2e
(C) Mg⁺(g) → Mg²⁺(g) + e
(D) Mg(g) → Mg⁺(g) + e

8. Atom gas manakah yang memiliki energi ionisasi kedua yang paling besar?

(A) C
(B) Li
(C) F
(D) Ne

9. Manakah atom yang paling elektronegatif?

(A) P
(B) Al
(C) Cl
(D) S

10. Suatu sampel galium memiliki massa atom sebesar 69.8. Jika sampel tersebut terdiri atas dua isotop yang massanya berturut-turut 69,0 dan 71,0 ; tentukan persentase rata-rata dari isotop yang paling ringan dalam sampel tersebut ?

(A) 80,0 %
(B) 60,0 %
(C) 40,0 %
(D) 20,0 %

11. Dalam keadaan senyawa yang stabil, logam alkali tanah biasanya terdapat dalam bentuk

(A) kation M⁺
(B) kation M²⁺
(C) atom M
(D) anion M¯

12. Molekul yang paling mungkin terbentuk antara boron dan klorin adalah

(A) BCl
(B) BCl₃
(C) BCl₄
(D) BCl₆

13. Ikatan yang paling pendek terdapat pada molekul

(A) F₂
(B) O₂
(C) N₂
(D) C₂

14. Atom T memiliki 3 elektron valensi dan atom S memiliki 6 elektron valensi. Rumus kimia dari senyawa yang terbentuk antara unsur T dan unsur S adalah

(A) T₂S₃
(B) T₃S₂
(C) TS₃
(D) T₂S

15. "Alkohol kayu" (metil alkohol atau metanol), CH₄O, bersifat racun dan digunakan sebagai denaturan dalam industri alkohol biji-bijian (etanol) dan sebagai bahan bakar. Struktur lewis dari senyawa ini adalah

16. Hidrogen trioksida (H₂O₃), suatu senyawa yang tidak stabil dan reaktif yang berkaitan dengan hidrogen peroksida, telah dibuat dalam jumlah kecil akhir-akhir ini. Manakah struktur lewis yang tepat untuk menggambarkan molekul hidrogen trioksida?

17. Zat manakah yang paling mudah larut dalam air?

(A) C₆H₆
(B) CH₃OH
(C) CO₂
(D) CH₄

18. Rumus kimia dari senyawa amonium karbonat adalah

(A) NH₄CO₃
(B) NH₄CO₄
(C) NH₄HCO₃
(D) (NH₄)₂CO₃

JAWABAN SOAL KIMIA SEMESTER I

1. Jawab : B

cukup jelas

2. Jawab : D

Jumlah elektron = jumlah proton = nomor atom

3. Jawab : D

Jumlah netron = nomor massa dikurangi nomor atom (nomor atom dapat dilihat dari tabel periodik)

4. Jawab : C

Nomor massa = jumlah proton + jumlah netron

5. Jawab : C

cukup jelas

6. Jawab : C

Elektronegativitas meningkat dari bawah ke atas ke kanan.

7. Jawab : D

Energi ionisasi pertama adalah energi yang dibutuhkan oleh suatu atom dalam keadaan gas untuk melepaskan satu buah elektron terluarnya

8. Jawab : B

Energi ionisasi kedua adalah energi yang dibutuhkan untuk melepaskan elektron terluar kedua atau elektron terluar yang dilepaskan dari suatu ion positif (+1). Karena elektron terluar ion Li⁺ berada pada kulit pertama, maka energi ionisasinya sangatlah besar.

9. Jawab : Cl

Atom yang paling elektronegatif adalah yang terletak paling kanan atas

10. Jawab : B

Ar rata-rata = Ar1.P1 + Ar1.P2 .... (1)

P1 + P2 = 1 ....................................(2)

Sehingga :

69,8 = 69.P1 + 71.P2

karena P1 + P2 = 1, maka P2 = 1 – P1, sehingga

69,8 = 69.P1 + 71.(1 – P1)

69,8 = 69.P1 + 71 – 71.P1

-1,2 = -2.P1

P1 = 0,6

Jadi, persentase isotop yang paling ringan (P1) adalah 0,6 atau 60 %

11. Jawab : B

Unsur-unsur logam alkali tanah memiliki dua buah elektron valensi. Mereka akan lebih stabil ketika melepaskan dua buah elektron terluarnya menjadi ion M²⁺

12. Jawab : B

Boron memiliki tiga buah elektron valensi, sehingga senyawa yang terbentuk akan memiliki valensi tiga

13. Jawab : C

Secara teori, semakin banyak elektron yang menyusun suatu ikatan, maka semakin pendek dan kuat ikatannya. Jadi, ikatan rangkap dua (pada molekul O₂) lebih pendek daripada ikatan tunggal (pada molekul F₂) , sedangkan ikatan rangkap tiga (pada molekul N₂) lebih pendek daripada ikatan rangkap dua. Sementara itu, ikatan rangkap 4 (pada molekul C₂), seharusnya lebih pendek daripada ikatan rangkap 3, namun karena dalam kenyataannya tidak ada ikatan rangkap 4, maka ikatan yang paling pendek adalah ikatan rangkap 3.

14. Jawab : A

T memiliki 3 ev sehingga cenderung melepas 3e (menjadi T³⁺)

S memiliki 6 ev sehingga cenderung menangkap 2e (menjadi S^2-)

dengan menggunakan metode gunting (muatan T menjadi indeks S, dan muatan S menjadi indeks T), maka didapat rumus kimia T₂S₃

15. Jawab : C

cukup jelas

16. Jawab : C

Ingat, atom H selalu menjadi atom terminal (di ujung) dan hanya dikelilingi oleh dua elektron valensi

17. Jawab : B

Kelarutan berkaitan dengan kepolaran dan kemiripan struktur. Karena CH₃OH memiliki ikatan O-H, maka dia akan mudah larut dalam air (H₂O) yang juga memiliki ikatan O-H.

18. Jawab : D

ion NH₄⁺ bermuatan +1, sedangkan ion CO₃^2- bermuatan -2, dengan menggunakan metode gunting, maka akan didapat rumus molekul (NH₄)₂CO₃.